S系列I/O前端与可编程控制器的连接
一、概述
PLC（可编程控制器）应用广泛，其CPU功能较强，可靠性高，但在输入输出I/O方面,PLC存在价格过高，扩展模块不隔离，输入信号还要进行编程运算来完成采集，品牌繁多，互不兼容，用户使用起来不方便等缺点。我公司研制生产的S系列I/O前端具有模入（AI）、模出（AO）、开入（DI）、开出（DO）等功能；规格多样；工程量值输出；RS485通讯接口；灵活的通讯协议；扩展简捷；价格低廉。但在复杂控制等应用场合较PLC就有所欠缺，而PLC的优势恰恰在此。S系列I/O前端可以方便地与各种PLC构成秒级的多点数据采集和控制系统，并可更快捷地融入已有的采集控制系统当中，大大降低系统工程费用。二者结合可以弥补各自的缺陷，使系统达到良好的性价比。
下面以西门子S7-200（CPU226）和S系列I/O前端连接所构成的采集控制系统为例，展示这种方案的优势所在：
1． S系列I/O前端与PLC的接口程序软件由我公司编写并无偿提供给用户，用户只要将该段程序嵌入自己的程序中即可。用户在PLC编程中或在上位机读写S系列I/O前端的输入输出数据时，只和PLC中的I/O数据映射区（位于V区内）打交道，大大减少了用户工作量和编程复杂程度。
2． 采用PLC的自由通讯口与S系列I/O前端连接（RS485总线），方便地扩展至少32个模块。
3． 扩展系统AI/AO点最多达512点，DI/DO点最多达1024点,极大的拓展了PLC的I/O点数。
4． 现场独立安装，扩展灵活，多样，调试方便。
5． 模拟量为直接工程量值，无需编程运算完成采集及输出。
6． 具有通道与通道之间隔离，现场与计算机隔离特性。
7． 利用PLC的CPU丰富资源，使整套系统具有可编程及PID等控制功能，并可脱离上位机独立运行。
8． 利用PLC的通讯扩展模块，使系统简捷地接入以太网络及PROFIBUS-DP总线网络。
9． 特别适合于各种场合的秒级采集控制应用。
二、连接要点及注意事项
● S7-200（CPU226）具有两个RS485通讯口，通讯口1（PORT0）与上位机相连；通讯口2（PORT1）以自由口方式与S系列I/O前端的RS485通讯线相连。
● 通讯口2（PORT1）通讯速率为38400 bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。
● 通讯方式为主从式，PLC为主，S系列I/O前端为从。
● PLC与S系列I/O前端的通讯电缆连接对应表
PLC的9针插头------------S系列I/O前端的接线端子
3 ------------ 37 （RS485 A ）
5 ------------ 35 （RS485 地）
8 ------------ 36 （RS485 B ）
● 用户在使用之前应将S系列I/O前端的站址设置好，并将通讯速率设置为38400 bps，通信协议为S_PLC。
● 如果有多个（N个）S系列I/O前端，站址应从01开始，依次至N为止，连续不得跳跃。
● 通讯协议（参见后面说明）的具体细节用户可忽略。S系列I/O前端与PLC的接口程序名为S_PLC 。
● PLC将对各S系列I/O前端不停进行循环采集及控制输出，1秒之内即可将32个S系列I/O前端采集或输出控制完毕。
● 采集及输出控制单元皆存放于固定V变量区，由用户读取或写入（模拟信号读取或写入格式为INT）。占用V区空间从V3900起始，占用1124字节，即到V5024结束 ，其中V3900～3933为连接S系列I/O前端定义前端个数及型号定义区；V4000～V5024为S系列I/O前端输入输出数据映射区，每个I/O前端分配32个字节，连接32个前端时共计为1024 字节（参见I/O数据映射区说明）。
三、连接程序说明
S系列I/O前端与 S7-200（CPU226）的连接程序（程序名称为S_PLC）包含一个主程序，8个子程序和3个中断服务程序。3个中断服务程序分别是端口1（PORT1）接受信息完成中断（事件号为24）、端口1（PORT1）发送字符中断（事件号为26）、定时中断0（事件号为10，定时中断时间间隔寄存器为SMB34）。
主程序（MAIN）进行通讯口2（PORT1）的初始化，并触发发送字符中断，启动S7-200（CPU226）对S系列I/O前端的通讯。当与一个S系列I/O前端通讯完成后，由接收中断程序自动启动与下一个站址S系列I/O前端的通讯，如此循环往复。定时中断0程序是对发送字符和接收信息完成中断超时（＞50ms）的处理，该程序将停止对这两个中断的响应并启动下一个站址的S系列I/O前端的通讯工作。
用户只要将该段主程序（MAIN）嵌入自己的主程序中，将余下的子程序和中断服务程序置入用户系统程序中，然后修改USER_SET子程序，根据所需连I/O前端的个数及型号定义V3900~3933变量区即可。
主程序及其说明如下:
Network1
LD SM0.1 //首次扫描
DTCH 24 //关接收中断
DTCH 26 //关发送中断
DTCH 10 //关超时中断
MOVD +0,VD3996 //清除32个站的超时标志
MOVB 16#01,SMB130 //初始化PORT1口为自由口，通讯速率=38400 bps，
CALL USER_SET //调用用户初始系统子程序
CALL FIRST_SET //系统第一次运行初始化
ENI //启动中断
CALL FILL_COMMAND //发送取数据命令
CALL GET_FCS1 //求命令校验码
Network2
LD SM0.0
CALL GO_PATH //启动循环
四、连接I/O定义区说明
1．连接S系列I/O前端个数定义单元： VB3900 1 字节 （用户设置）
2．站址连接S系列I/O前端型号定义单元: VB3902～VB3933 32 字节 （用户设置）
每个站址所连接的S系列I/O前端的型号均由一个字节定义，VB3902为01号站址对应连接S系列I/O前端型号定义单元 ，VB3933为32号站址对应连接S系列I/O前端型号定义单元，用户通过修改USER_SET子程序完成对VB3900及 VB3902～VB3933等定义单元的更改。
各型S系列I/O前端对应代码如下：
◆ S1104=0 S1204=0
◆ S1108=1 S1208=1
◆ S1116=2 S1216=2
◆ S1316=6
◆ S1332=7
◆ S1416=8
◆ S1504=9
五、I/O数据映射区说明
I/O数据映射区: VB4000 1024 字节(每站占32字节) （用户读写）
以第1号站址为例，起始I/O数据映射区地址为VB4000；（第N号站址I/O数据映射区起始地址为VB4000+（N-1）×32）
◆ S1104,S1204
4个模拟量输出占前8个字节 （VW4000） 读 字
◆ S1108,S1208
8个模拟量输出占前16个字节 （VW4000） 读 字
◆ S1116,S1216
16个模拟量输出占前32个字节 （VW4000） 读 字
◆ S1316
A: 16个开关量输入占前 2 字节 (VB4000) 读
B: 8 个开关量输出占第 3 字节 (VB4002) 写
C: 8 个线圈状态占第 4 字节 (VB4003) 读
◆ S1332
32个开关量输入占前 4 字节 (VB4000) 读
◆ S1416
A: 16个开关量输出占前 2 字节 (VB4000) 写
B: 16个线圈状态占后 2 字节 (VB4002) 读
◆ S1504
A: 8 个开关量输出占第 1 字节 (VB4000) 写
B: 8 个线圈状态占第 2 字节 (VB4001) 读
C: 4个模拟量输出从第 3 字节开始,占8 字节 (VW4002) 写 字
D: 4个保持寄存器从第 11字节开始,占8 字节 (VW4010) 读 字
六、占用PLC软件和硬件的资源
1.占用软件资源
主程序两个节点，三个中断服务程序，8个子程序。三个中断为：
●端口1（PORT1）接受信息完成中断（事件号为24）。
●端口1（PORT1）发送字符中断（事件号为26）。
●定时中断0（事件号为10，定时中断时间间隔寄存器为SMB34）。
2.占用硬件资源
●占用程序空间：大约2500字节。
●占用V区：V3900～V5024。
●时间间隔寄存器为SMB34。
●端口1（PORT1）
七、S_PLC协议说明
该协议除了校验码，其他同MODBUS协议。MODBUS协议的校验码为两个字节CRC校验码，S_PLC协议变成1个字节FCS校验码加一个字节FF。FCS校验码为所命令或返回数据按字节异或后的结果。
八、USER_SET子程序举例说明
该例子为PLC连接5个S系列I/O前端时，修改USER_SET子程序例子，其中第一个前端（站址为01）型号为S1116，第二个前端（站址为02）型号为S1216，第三个前端（站址为03）型号为S1316，第四个前端（站址为04）型号为S1416，第五个前端（站址为05）型号为S1504。具体设置如下程序:
Network1
LD SM0.0
MOVB +5,VB3900 // 系统站址个数(S系列I/O前端个数)
MOVB +2,VB3902 // 01号站址对应S系列I/O前端型号为S1116
MOVB +2,VB3903 // 02号站址对应S系列I/O前端型号为S1216
MOVB +6,VB3904 // 03号站址对应S系列I/O前端型号为S1316
MOVB +8,VB3905 // 04号站址对应S系列I/O前端型号为S1416
MOVB +9,VB3906 // 05号站址对应S系列I/O前端型号为S1504
九、用户应用举例说明
该例子示范了用户如何将S_PLC程序和自己的软件结合在一起。
首先用户将S_PLC程序中的主程序并入自己的主程序中（Network1和Network2是S_PLC 程序，Network3以下为用户应用程序，见以下程序）；将余下的子程序拷入用户自己的项目程序中即可。用户要根据自己实际工况来修改USER_SET子程序（参见上述章节）。
Network1
LD SM0.1 //首次扫描
DTCH 24 //关接收中断
DTCH 26 //关发送中断
DTCH 10 //关超时中断
MOVD +0,VD3996 //清除32个站的超时标志
MOVB 16#01,SMB130 //初始化PORT1口为自由口，通讯速率=38400 bps，
CALL USER_SET //调用用户初始系统子程序
CALL FIRST_SET //系统第一次运行初始化
ENI //启动中断
CALL FILL_COMMAND //发送取数据命令
CALL GET_FCS1 //求命令校验码
Network2
LD SM0.0
CALL GO_PATH //启动循环
Network3 //用户应用程序
LD SM0.0
MOVW VW4000,AC0
MOVW AC0,VW1000 //将S1116（一号站）的第一通道测量值放入VW1000
MOVW 16#2500,VW4128 //置入S1504（五号站）的第一模拟量输出值
